Metais Alcalinos ATUALIZADA

Prévia do material em texto

curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
01/24
Grupo 1 - METAIS ALCALINOS
curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
02/24
Estrutura Eletrônica e Propriedades
	Elemento	Configuração	 (Pauling)	Abundância relativa
	Lítio – Li 	[He] 2s1 	0,98	35
	Sódio – Na 	[Ne] 3s1 	0,93	7
	Potássio – K 	[Ar] 4s1 	0,82	8
	Rubídio – Rb 	[Kr] 5s1 	0,82	23
	Césio – Cs 	[Xe] 6s1 	0,79	46
	Frâncio – Fr 	[Rn] 7s1 	0,70	t1/2 = 21 min
89Ac227 → 87Fr223 + 2He4		87Fr223 → 88Ra223 + -1e0
2
Ocorrências e aplicações
	Li
Espodumênio, LiAl(SiO3)2 
Biometal – depressão, mal de Alzheimer
Tecnológica – baterias recarregáveis
curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
Na
Ocorrência: NaAlSi3O8 (albite); NaCl; NaNO3 (nitrato do Chile)
Obtenção: eletrólise do NaCl fundido (pilha de Downs)
Redutor em sínteses;
Biometal – regula a pressão osmótica do sangue; atividade muscular, etc.
03/24
K
Ocorrência: KAlSi3O8 (ortoclase) ; KCl + NaCl (silvita)
Obtenção: redução do KCl fundido a 892 °C : Na(g) + KCl(l) ⇔ NaCl(l) + K(g)
Alguns compostos – adubos, materiais de limpeza, indústria de vidro, cerâmicas, etc.
Rb
Subproduto do processamento de lítio;
Empregado na fabricação de tubos de vácuo, cristais especiais para sistemas de telecomunicações de fibra ótica, células fotoelétricas e equipamentos de visão noturna
curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
04/24
Cs
Subproduto do processamento do lítio, silicato hidratado de alumínio e césio (Cs4Al4Si9O26.H2O)
Empregado em células fotoelétricas
Tratamento de câncer, etc.
curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
prof. Cicero
05/24
curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
prof. Cicero
Qual o tamanho de um átomo?
07/24
Li 	1,23
Na 	1,57
K 	2,03
Rb 	2,16
Cs	2,35
curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
08/24
Tamanho Atômico (Ǻ)
Be 	0,89
Mg 	1,36
Ca 	1,74
Sr 	1,91
Ba	1,98
curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
09/24
Energias de Ionização - I
	Elemento	1º.	2º.	3º.
	H	1312.0		
	He	2372.3	5250.5	
	Li	520.2	7298.1	11815.0
	Be	899.5	1757.1	14848.7
	B	800.6	2427.1	3659.7
	C	1086.5	2352.6	4620.5
	N	1402.3	2856	4578.1
	O	1313.9	3388.3	5300.5
	F	1681.0	3374.2	6050.4
	Ne	2080.7	3952.3	6122
	Na	495.8	4562	6910.3
	Mg	737.7	1450.7	7732.7
	Al	577.5	1816.7	2744.8
	Si	786.5	1577.1	3231.6
	P	1011.8	1907	2914.1
	S	999.6	2252	3357
	Cl	1251.2	2298	3822
	Ar	1520.6	2665.8	3931
	K	418.8	3052	4420
	Ca	589.8	1145.4	4912.4
Densidade do Fe = 7,874 gcm-3
curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
prof. Cicero
10/24
curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
13/24
Li 	180 e 1.342
Na	98 e 883
K 	64 e 759
Rb 	39 e 688
Cs	29 e 671
Be 	1.287 e 2.500
Mg 	649 e 1.105
Ca 	839 e 1.494
Sr 	768 e 1.381
Ba	727 e 7850
Pontos de Fusão e Ebulição (oC)
curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
14/24
Os metais alcalinos apresentam baixos pontos de fusão e ebulição, ao contrário dos seus compostos. Justifique. 
curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
prof. Cicero
15/24
	∆Hhid		+
Li 	-519 		33,5
Na	-406 		43,5
K 	-322 		64,5
Rb 	-293 		67,5
Cs	-264 		68,0
	∆Hhid	
Be 	-2.494 
Mg 	-1.921 
Ca 	-1.577 
Sr 	-1.443 
Ba	-1.305 
Energias de hidratação - É a energia liberada quando moléculas de água se separam uma das outras e são atraídas por moléculas ou íons de um soluto que esta se dissociando na água. (Valores em kJ/mol)
curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
17/24
Regras de Fajans – Poder polarizante e polarizabilidade
Covalência – 
 Cátions pequenos e carregados;
 Ânions grandes e carregados
Ionicidade – 
 Cátions grandes e monovalentes;
 Ânions pequenos e monovalentes
 Cátions com configuração de gás nobre
Segundo as regras de Fajans, qual dos metais alcalinos e alcalinos terrosos devem apresentar um caráter covalente mais acentuado em seus compostos? Justifique.
Teste da Chama
Elemento 		Cor ( (nm))
Li		Vermelho carmim (670,1)
Na		Amarelo (589,2)
K		Violeta (766,5)
Rb		Vermelho-violeta (780)
Cs		Azul (755,5)
 As cores características da chama para os diferentes elementos não se devem todas à mesma transição, ou à mesma espécie.
curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
18/24
curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
Principais propriedades Químicas
19/24
Os metais alcalinos são fortes agentes redutores
A capacidade que uma espécie tem de tirar elétrons de outra espécie é medida pelo potencial de redução, Eo. 
Reação com a água
Todos os metais alcalinos reagem com a água da mesma maneira:
2Li(s) + 2H2O(l) → 2LiOH(aq) + H2(g)
A reação se torna cada vez mais vigorosa à medida que desce o grupo, embora o Li apresente o maior potencial de oxidação.
 ∆HS (kJmol-1)	 Eo (V)
Li 	161 	 -3,05
Na 	108 	 -2,71
K 	90 	 -2,93
Rb 	82 	 -2,92
Cs	78 	 -2,92
∆G = -nFE0
curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
20/24
Reação com o ar
Reagem rapidamente com o ar (O2) formando diversos tipos de óxidos:
2Li(s) + 1/2O2(g) → Li2O(s)
2Na(s) + O2(g) → Na2O2(s)
M(s) + O2(g) → MO2(s) (M=K, Rb, Cs)
Sob condições apropriadas todos formam óxidos normais, os quais são sólidos iônicos que reagem violentamente com a água produzindo os hidróxidos respectivos: M2O + H2O → 2MOH;
Os peróxidos e superóxidos reagem também com a água da seguinte maneira:
M2O2 + H2O → 2MOH + H2O2
MO2 + H2O → 2MOH + H2O2 + O2 
Apenas o Li reage com o N2 formando o nitreto de litio:
6Li(s) + 2N2(g) → 2Li3N(s)
curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
21/24
Propriedades dos MOH
Todos os hidróxidos são sólidos brancos deliquescentes. (Diz-se do material que se dissolve na própria água que absorve do meio; característica encontrada em materiais extremamente higroscópicos.)
Os principais são dos NaOH e KOH, denominados também de soda cáustica e potassa cáustica, devido suas propriedades corrosivas (atacam a pele e o vidro)
DIREFENÇAS ENTRE O Li E OS DEMAIS ELEMENTO DO GRUPO 1
Reage menos facilmente com oxigênio
PF e PE são mais elevados
Apresenta tendência de formar complexos [Li(NH3)4]I
curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
22/24
prof. Cicero
curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
23/20
Principais propriedades Químicas
Questões (J. D. LEE)
Por que os elementos dos Grupo 1 são:
 Monovalentes;
Essencialmente iônicos;
Agentes redutores fortes;
Dificilmente complexados;
Facilmente ionizados.
 Por que os metais do Grupo 1 são moles, têm baixo ponto de fusão e densidade?
O Li+ é o menor íon do Grupo 1. Seria de esperar que ele tivesse a maior mobilidade iônica e, portanto, as soluções dos seus sais deveriam ter uma maior condutividade que soluções de sais de césio. Explique porque isso não ocorre.
Por que o Li tem uma maior tendência de formar compostos covalentes que os demais elementos do Grupo?
curso Química
disciplina Quimica Inorgânica I
24/24